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走入微观世界

 天童老僧 2017-10-02

万千世界,无奇不有。从轻的空气到重的金属,甚至是重金属!我们都会发现整个世界都是由微观产物所构成的。说到组成量级,微观产物都会被精细到纳米级。但是你知道量子的世界是有多么小吗?接下来原理君为大家形象地介绍一下量子的微观世界,让人类再一次坐回上帝宝座!

原理君首先为大家介绍一个常数,相信大家都知道化学,知道有阿伏伽德罗常数。这个常数非常庞大,有6×10^23(6后面加23个0)。也可以理解成一克氢气所含有分子的数目!可想而知,这是多么庞大的一个数字。为了下面的方便构思,我们引入1mol(12g)的碳,数目也是一个阿伏伽德罗常数。

在天文学家的调查发现,整个宇宙的年龄有130亿年左右。化成科学计数法就是13×10^9,相比6×10^23,可见,这个阿伏伽德罗常数是有多么庞大!就连整个宇宙的时间叠加都不如12g碳原子的个数的冰山一角。我们现在把宇宙换成秒,按照每年365天,每天24小时,一小时3600秒。经过运算,我们得到这个宇宙的时间有5×10^17秒。

我们用阿伏伽德罗常数除以整个宇宙时间。(6×10^23)/(5×10^17),约等于1×10^6。这个数值就是相差了6个数量级,也可以说是百万级别。这说明了什么?这说明了从宇宙起点的宇宙大爆炸开始到现在。要是把12g碳在一秒的时间分开一次,那么分到现在才分走了整个碳的百万分之一!

宇宙这么大!原子那么小!原子的直径是10^-10米(小数点后面添加9个0),也就是0.1纳米即0.000000001米。可是原子内部的原子核直径就更加渺小了!大概是10^-14到10^-15米之间,与原子相差4~5万个数量级。说白了,就是原子核是原子直径的万分之一。要是考虑三维空间,两者比例要乘三次方!这个体积比来到了10^12次方,来到了万亿比例的级别。

以上的数据庞大到难走入微观世界以想象,要是把整个原子看作是一个超大的足球场,那么原子核就只是其中绿茵场上小草下面的一粒沙子!可见,原子的内部是有多么空旷!依次类推,人类平常多见的一维数量级整整高出了整个量子的10个数量级甚至更多!所以整个人类的日常宏观尺度高了量子世界不止一星半点,换算成三维空间会来到亿亿亿级别!

数据不会骗人,一旦把量子微观世界用数据来展示。虽然微观世界有着万亿级别的缝隙差距,但是在日常宏观世界看来,依旧只是一个微不足道,甚至可以忽略的存在!显而见之,人类在微观量子方面是非常庞大的!是上帝一样的存在!

在当今物理学中,除了高大上的宇宙学是一种待研究的科学,就连低调内涵的量子学也必须得是一门被重视的学科。以上就是原理君对量子微观世界的讲解,喜欢记得关注“原理小王子”哟~

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